饮料瓶加装气门在物理教学中的应用

[ 来源：中学生科技网 | 时间：2005-10-7 20:31:32 ][字体：大中小]

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演示内容：空气具有质量。做功可以改变气体的内能：气体压缩做功，温度升高；气体膨胀做功，温度降低。 反冲运动。

工具与材料

打气筒，天平。  五色透明的塑制饮料瓶(1．25升)，自行车内胎，铁质垫圈，自行车气门，酒精，卡纸，支架。

活动过程

一、制作可充气密闭瓶

1．在塑制饮料瓶的瓶盖中央开一孔，孔径大小恰好能使气门身穿人。

2．用自行车内胎剪制4个密封圈[图1—1-41—1(a)中的2、3、5、6]，其中密封圈2比瓶盖4的内径大2—3毫米，密封圈3比瓶盖4的内径／J、2—3毫米。

3．按图1—1-41—1(a)所示，将瓶盖、自行车气门、密封圈、铁质垫圈组装起来(各螺母要旋

紧，且瓶盖接口处要进行良好的密封)。

1．气门身；2,3．5,6．密封圈；4．瓶盖；7．铁质垫圈；8．气门身螺母；9．气门芯及小橡皮管；10．气门芯固定螺母

4．将装配好气门的瓶盖[图1—1-41—1(b)]旋到饮料瓶上，即成一可充气的密闭瓶。

二、验证空气有质量

1．把可充气密闭瓶置于天平左盘，右盘加砝码，使天平平衡，称得其质量为ml。

2．用打气筒往密闭瓶内打气10余次后，将瓶置于天平左盘，往天平右盘加砝码，使天平再次平衡，称得其质量为m，。

发现打气后的密闭瓶的质量大于未打气时的质量，即m，>m，。

上述现象说明空气有质量，且密闭瓶打气前后的质量差即为打人瓶内的空气质量。

三、气体绝热压缩，温度升高

1．如图1—141-2所示，用打气筒向可充气密闭瓶内打气。

2．另一人用双手触及饮料瓶瓶壁，感觉温度的变化。

当往瓶内打几次气后，触及瓶壁的双手明显感到瓶内气体温度升高。

四、气体绝热膨胀，温度降低

1．往饮料瓶内注人少量酒精，稍稍摇晃使饮料瓶内壁湿润，旋上带气门的瓶盖。

2．用打气筒往瓶内打气10余次，拔去瓶盖上的气门芯，观察现象。

发现被压缩的气体突然膨胀(可看作绝热膨胀)，而且瓶内有“白雾”出现。当手指在瓶口处触及白雾状气体的时候，可感到其温度较周围环境温度低。

这说明瓶内气体绝热膨胀时，因为对外做功，内能减少，故温度降低。

五、演示反冲运动

除去饮料瓶底垫，在瓶身上附加一导向翼(图1—1—41—3)。

2．往饮料瓶内注入清水，约占瓶容积的1／4—1／3。

3．旋上带气门的瓶盖后往瓶内打气10次左右，把瓶倒置在支架上，拔去气门芯，观察现象。  发现瓶内气体及贮水高速向下喷出。由于反冲作用，瓶身冲天而起，高度可达10米以上。

说明与延伸

1．在用可充气密闭瓶完成各实验的过程中，瓶盖与瓶口、气门芯螺母与气门身等处一定要旋紧，也可以用细铁丝固定牢。已充气的密闭瓶的瓶口及气门芯不要对人体，瓶子的充气量要适度，以免瓶盖(尤其是气门芯)在高压气体作用下冲出，造成伤害事故。

2．夏季，空气湿度大，演示“'气体绝热膨胀，温度降低”时，即使不往瓶内注入酒精，现

象也很明显(为增加可见度，本实验应选用无色透明的饮料瓶，并在瓶后加一黑色背景)。且往瓶内打气后，还可发现原来：厂燥的瓶内壁上出现水滴，从而可作为水蒸气加压后液化的演示。